表面电子谱学中的表面激发几率及电子与固体相互作用的Monte Carlo模拟研究

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表面电子能谱学中表面激发现象本质上是弹性散射和其他一些非弹性散射的竞争过程,因此,在用表面电子能谱进行定量分析时,关于表面激发对电子能量损失谱的影响的知识是非常重要的。本文在电子复自能的框架下研究了电子在表面附近区域运动时的非弹性散射,其理论方法是基于量子力学处理电子与半无限大介质相互作用问题,其中采用了体的光学介电函数。电子复自能的虚部给出了空间和角度相关的微分倒数非弹性平均自由程(DIIMFP)。表面激发对电子—固体相互作用的贡献是用总表面激发几率的数值积分而得到的,此即为表面激发参数(SEP)。基于两种不同的电子与固体相互作用的Monte Carlo模拟方法,我们验证了计算得到的SEP。本文由下面八章组成。 第一章阐述电子能谱以及Monte Carlo模拟中涉及到的电子—表面和电子—固体相互作用的一般概念。 第二章解释了电子在固体中通过弹性和非弹性相互作用而进行输运的理论模型。电子与介质的非弹性相互作用问题采用电子自能这样一个复函数来处理。 第三章概要性地介绍了Monte Carlo模拟弹性和非弹性相互作用的步骤,以便模拟电子在固体中和表面上进行相互作用的各种现象。 第四章描述电子与半无限大介质相互作用的扩展模型的若干重要之处,以推得总表面激发几率(即SEP)的公式。SEP是通过对DIIMFP表面项的能量损失和深度进行积分而得到的。所考虑的入射电子的动能范围为100—5000 eV,对若干种金属(Au、Ag、Cu、Ni、Fe和Ti)数值计算了总表面激发几率。对每一种材料都给出了表面激发几率作为能量和角度的函数的经验公式,并与实验得到的表面参数进行了比较。可以看到,对所考虑的所有元素固体,SEP随电子能量增加而减小,随倾斜角度增加而增大。 第五章中根据电子穿过表面时所激发的表面等离子体激元平均数目给出了SEP的物理解释。 第六章简要地显示了自能的Begrenzung特征,并指出在有效表面区域,Begrenzung效应修正了位与置无关的体项。 第七章给出了反射电子能量损失谱(REELS)和电子背散射能谱的Monte Carlo模拟结果。SEP的定义和计算值也通过REELS模拟中考虑表面—体模型和纯体模
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